[发明专利]基于直流电位信号的应力腐蚀裂纹电导率分布重构方法

说明书

基于直流电位信号的应力腐蚀裂纹电导率分布重构方法，首先搭建四端子直流电位测量系统，加工制作应力腐蚀裂纹平板试件，并沿裂纹长度方向进行分段切割，获得包含部分应力腐蚀裂纹的切片试件，然后利用搭建的直流电位测量系统测量各个切片试件的电位分布，计算得到电位差分布；进一步利用基于恒定电流场控制方程的电导率分布重构程序和实验检测电位差信号对每个切片试件的电导率分布分别进行重构，获得每个切片试件沿裂纹深度方向的电导率分布；本发明方法可以简单准确的获得导电率不均匀的复杂固体材料的电导率空间分布，具有操作简单，易实现，数据量小的优点，可以广泛应用于固体导电材料的三维电导率分布的定量评估。

技术领域

本发明涉及一种电导率分布的重构方法，具体涉及一种应力腐蚀裂纹沿深度方向电导率分布的重构方法。

背景技术

核电站中广泛的采用奥氏体不锈钢、高镍合金等应力腐蚀敏感材料，而核电结构中不可避免的存在加工装配抑或焊接等产生的残余拉应力，并且这些核电结构的关键部件处于轻水腐蚀的运行环境中，致使应力腐蚀裂纹广泛的产生并存在于核电站的关键部位，如沸水堆核电站的炉心隔筒、压力容器管台焊接部、主冷却管和再循环管焊接部等。应力腐蚀裂纹的存在是核电站安全运行的巨大隐患之一，常导致核电结构关键部件如不锈钢容器、管道等构件在较低应力、没有明显宏观变形的情况下出现渗漏甚至断裂，隐蔽性强，危害性大，需要对其进行定期的无损检测以确保结构完整性。此外，考虑到经济效益问题，尽量减少核电站的停机维修时间及次数，需要对裂纹的大小进行定量评估以评价其危害性，因此需要对应力腐蚀裂纹进行定量的无损评价。目前，核电设备中应力腐蚀裂纹的定量无损检测主要采用超声检测(UT)方法，而超声方法对焊接部位和浅应力腐蚀裂纹的定量检测存在不足，涡流检测方法(ECT)对焊接部位的应力腐蚀裂纹和表面浅裂纹的定量检测具有独特优势，在核电设备应力腐蚀裂纹定量无损检测中已成为超声方法的有力补充。但由于应力腐蚀裂纹具有复杂的边界轮廓，且裂纹区域存在着弱于基体材料的部分电导率，然而到目前为止，其导电率测定方法尚不成熟，电导率分布特性尚不明确，严重影响了涡流检测定量精度的提高。此外，目前利用四端子直流电位方法测定材料电导率技术，只能够对于电导率分布均匀的材料，对于电导率分布不均匀的材料无法实现测量，而且仅限于测量无限大试件，即试件厚度与探针间距之比L/s＝∞，无法准确的测量厚度与探针间距相当的试样的电导率，对于边界轮廓复杂的应力腐蚀裂纹的电导率分布更是无法定量评估和测定。

鉴于此，本发明提出了一种基于直流电位检测信号的电导率分布重构方法，可以对应力腐蚀裂纹的电导率分布进行有效的重构与评估。

发明内容

为了解决上述现有的电导率测定方法存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种电导率分布的评测方法，适用于应力腐蚀裂纹电导率分布的测定，所提方法具有操作简单，数据量小，易实现的优点，可广泛应用于电导率分布不均匀的固体材料的电导率分布测定领域。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

基于直流电位信号的应力腐蚀裂纹电导率分布重构方法，包括如下步骤：

步骤1：搭建四端子直流电位测量系统，具体为：提供直流电流的直流电流源2一端通过限流电阻3与试件1的一侧中心相连，直流电流源2的另一端直接与试件1的另一侧中心相连，测量电位的纳伏表4与第一电位测量端子9和第二电位测量端子10相连，其中第一电位测量端子9固定在试件1表面，第二电位测量端子10固定在三维扫描台5上，三维扫描台5与扫描台控制器6和计算机7相连接；

步骤2：应力腐蚀裂纹试件不同裂纹深度处的电位分布实验测量和电位差信号计算，具体步骤如下：

1)加工制作应力腐蚀裂纹不锈钢平板试件，并沿裂纹长度方向逐一进行切片，获得不同裂纹长度位置处的包含部分应力腐蚀裂纹的切片试件，并将切片镶嵌在环氧树脂的圆柱形块体中以便于实验测量，切片中裂纹沿切片厚度方向贯穿；